汽車鉸鏈沖壓模具設(shè)計(jì)與型腔仿真加工開(kāi)題報(bào)告

畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告題目：汽車鉸鏈沖壓模具設(shè)計(jì)與型腔仿真加工學(xué)院專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班級(jí)姓名學(xué)號(hào)導(dǎo)師2021年12月19日、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）綜述（題目背景、研究意義及國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況）1.1題目背景隨著制造行業(yè)的發(fā)展，材料加工方法也隨著發(fā)展，其中冷沖壓加工方法在制造行業(yè)得到了廣泛的發(fā)展，特別在汽車制造行業(yè)[1]。隨著冷沖壓加工方法的應(yīng)用，許多汽車零件的外形和精度得到了改善。側(cè)減震片的加工方法也得到了發(fā)展，最后由冷沖壓加工而成。最近的幾年里，冷沖壓加工方法得到了廣泛的發(fā)展[2]。1.2研究意義通過(guò)對(duì)汽車鉸鏈進(jìn)行詳細(xì)的工藝分析，確定零件的沖壓工藝方案并制定部分零件的制造工藝，通過(guò)課題讓我們能夠掌握中等復(fù)雜程度零件的沖壓模具設(shè)計(jì)和制造一般方法，對(duì)零件沖壓工藝方案的確定、工藝計(jì)算及模具設(shè)計(jì)有更深層次的認(rèn)識(shí)，并學(xué)會(huì)對(duì)模具設(shè)計(jì)資料的檢索與整合以及對(duì)已有資料的充分合理的使用，該實(shí)踐性課題是對(duì)學(xué)生理論學(xué)習(xí)水平的實(shí)踐和檢驗(yàn)，可對(duì)以后從事類似的工作有一定的指導(dǎo)性和實(shí)踐性的意義。1.3國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況1.3.1國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀近幾年來(lái)，我國(guó)轎車市場(chǎng)發(fā)展十分迅猛，2002年在轎車銷售超過(guò)100萬(wàn)輛的基礎(chǔ)上，2003年則向200萬(wàn)輛大關(guān)邁進(jìn)，達(dá)到了197萬(wàn)輛[3]。然而，在轎車熱迅速升溫的同時(shí)，不得不尷尬地面對(duì)這樣的現(xiàn)實(shí)——市場(chǎng)上熱銷的絕大多數(shù)車型是直接從國(guó)外引進(jìn)的[4]。由于國(guó)內(nèi)轎車覆蓋件模具設(shè)計(jì)制造能力從總體上看還比較薄弱，為了生產(chǎn)這些車型，各大汽車公司不得不耗資幾億、十幾億元采購(gòu)海外模具[5]。與國(guó)外大汽車公司相比，由于生產(chǎn)規(guī)模比較小，這就造成單車均攤的模具成本遠(yuǎn)高于國(guó)外車，這也是造成國(guó)產(chǎn)車整車制造成本居高不下的主要原因之一。因此我國(guó)政府對(duì)模具工業(yè)和模具技術(shù)發(fā)展非常重視，特別是在改革開(kāi)放以來(lái)，充分肯定了模具工業(yè)和技術(shù)在制造業(yè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要基礎(chǔ)地位[6]。國(guó)家投入大量資金，已取得不少技術(shù)成果，大大縮短了我國(guó)與世界發(fā)達(dá)國(guó)家的技術(shù)差距。概括起來(lái)主要有以下幾個(gè)方面：(1)我國(guó)模具工業(yè)基本上是以企業(yè)內(nèi)部自產(chǎn)自配為主的、附屬于產(chǎn)品生產(chǎn)的行業(yè)，已經(jīng)發(fā)展成了有相當(dāng)規(guī)模的，具有高技術(shù)行業(yè)特征的資金密集型、技術(shù)密集型裝備制造產(chǎn)業(yè)[1]。(2)模具的生產(chǎn)從主要以傳統(tǒng)的、鉗工師傅為主導(dǎo)的技藝型手工生產(chǎn)方式，進(jìn)入到了普遍采用數(shù)字化、信息化設(shè)計(jì)生產(chǎn)技術(shù)的現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的時(shí)代[7]。(3)我國(guó)模具行業(yè)已從單一的公有制企業(yè)形式，發(fā)展成為以民營(yíng)企業(yè)為主、多種所有制企業(yè)形式共存的新格局[8]。(4)制造業(yè)的發(fā)展拉動(dòng)了模具工業(yè)的發(fā)展，模具業(yè)的發(fā)展給予制造業(yè)以有力的支撐?，F(xiàn)在，我國(guó)已成為制造業(yè)的大國(guó)，也是模具生產(chǎn)大國(guó)。(5)為模具制造配套服務(wù)的體系日趨完善，我國(guó)模具工業(yè)體系基本完整。模具產(chǎn)業(yè)布局有所改善。但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)模具工業(yè)還有較大差距，主要是，我國(guó)還處于全球產(chǎn)業(yè)鏈分工的中低端，模具產(chǎn)品也處于中低檔[9]。1.3.2國(guó)外研究現(xiàn)狀近年來(lái)國(guó)外模具技術(shù)有不少新的發(fā)展。電子計(jì)算機(jī)的普遍應(yīng)用給模具設(shè)計(jì)和制造開(kāi)辟了新的前景。計(jì)算機(jī)輔助模具設(shè)計(jì)在不少國(guó)家得到了一定程度的應(yīng)用，節(jié)約了設(shè)計(jì)工時(shí)，使模具結(jié)構(gòu)更加合理[10]。各類模具加工設(shè)備也大量采用電子計(jì)算機(jī)控制，提高了加工效率和精度。用電子計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)拉伸件的展開(kāi)尺寸，可以根據(jù)各部位金屬流動(dòng)的情況更精確的得出毛坯形狀和尺寸[11]。各國(guó)也都制訂或增加了本國(guó)的模具標(biāo)準(zhǔn)，更便于大量生產(chǎn)。國(guó)外產(chǎn)品專業(yè)化車身模具企業(yè)向?qū)I(yè)化發(fā)展，如德國(guó)大眾公司模具廠、奧迪公司模具廠、SCHULLER公司，意大利COMAU公司，美國(guó)AUTODIE、SECKLY，日本豐田公司模具廠、荻原公司、富士公司，韓國(guó)現(xiàn)代汽車模具中心等[12]。有的專業(yè)制造整體側(cè)圍模具，有的專業(yè)生產(chǎn)四門(mén)模具，有的專門(mén)生產(chǎn)地板及結(jié)構(gòu)件模具。國(guó)外模具向多工位自動(dòng)化以及級(jí)進(jìn)模方向發(fā)展。制造數(shù)字化三維實(shí)體設(shè)計(jì)廣泛應(yīng)用于模具制造中，二維DL圖轉(zhuǎn)為三維DL圖后可直接用于有限元分析和數(shù)控編程，百分之百采用CAE分析。模具設(shè)計(jì)采用3D參數(shù)化設(shè)計(jì)[13]。實(shí)現(xiàn)了不等厚板成形模具設(shè)計(jì)，將同模模具推向生產(chǎn)。模具數(shù)控加工技術(shù)包括實(shí)型鑄造技術(shù)、精細(xì)化編程、高速加工技術(shù)、型面數(shù)控強(qiáng)化和修補(bǔ)技術(shù)[14]。

2、本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施2.1本課題研究的主要內(nèi)容(1)鉸鏈沖壓工藝分析汽車鉸鏈作為汽車的重要連接件，根據(jù)企業(yè)提供的零件圖對(duì)其進(jìn)行零件工藝性分析、成型設(shè)備選擇和模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。零件良好的工藝性將會(huì)降低材料的消耗定額、提高產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性和方便模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。(2)模具設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)過(guò)程中，首先我們要對(duì)鉸鏈的結(jié)構(gòu)性、材料進(jìn)行分析，選擇合適的方式進(jìn)行生產(chǎn)。材料的分析來(lái)確定工件是否適合生產(chǎn)。之后要通過(guò)工件的厚度來(lái)確定工件排樣圖的搭邊，然后計(jì)算排樣圖的材料利用率。接下來(lái)就是進(jìn)行沖壓力的計(jì)算，通過(guò)計(jì)算沖壓力選擇合適的沖壓設(shè)備。模具刃口的計(jì)算也及其的重要，只有選擇合適的刃口才能夠確保模具的壽命，提高模具的使用率。模具刃口計(jì)算后，就是模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，先進(jìn)行凹模外形尺寸的計(jì)算的通過(guò)凹模的外形尺寸來(lái)得到模具中其他固定板卸料板等的尺寸，最后選擇模架等一系列標(biāo)準(zhǔn)件，最終完成模具的設(shè)計(jì)。完成模具總裝配圖完成各工序壓力的計(jì)算與壓力機(jī)的初步選用，計(jì)算凸凹模刃口尺寸和公差，選擇與設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)類型及形式，模具模座的選用，結(jié)合運(yùn)用CAE軟件所得溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)、成型缺陷等完善設(shè)計(jì)方案，繪制沖壓模具結(jié)構(gòu)的裝配圖與零件圖。沖壓模具型腔數(shù)控加工編程與仿真。使用CAM軟件完成型腔的粗、精加工數(shù)控編程與后置處理。利用幾何仿真軟件完成型腔切削軌跡的運(yùn)動(dòng)仿真與虛擬切削。2.2研究方案本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的零件汽車鉸鏈形狀較為復(fù)雜，該零件為沖壓件，有3處彎曲、1處卷圓，此外還有兩處圓孔沖孔等結(jié)構(gòu)。材料為SPCC鋼，厚度1.6mm。零件要求表面平整，毛刺高度不得大于0.08mm，繪制出產(chǎn)品二維零件圖以及三維圖如圖2.1和2.2所示。圖2.1汽車鉸鏈的零件圖圖2.2汽車鉸鏈的三維圖鉸鏈制造過(guò)程中所需的沖壓工序主要有彎曲成形、切邊沖孔、卷圓、切斷等。根據(jù)以上分析現(xiàn)擬定三種方案可供探討。方案一：采用單工序模和復(fù)合模結(jié)合共同成型，成形——沖孔與切邊復(fù)合—切斷—成形——卷圓。4套單工序模+1套復(fù)合模生產(chǎn)，共需要5副模具方案二：使用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)，采用側(cè)刃定距可以保證工件的精度，依次完成成形——沖孔—切邊—切斷—成形—卷圓。(2)方案分析方案一：雖然單工序模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是單工序模具結(jié)構(gòu)數(shù)量有多個(gè)，而且來(lái)回更換模具，導(dǎo)致工件的精度難易保證[12].方案二：使用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)，這種模通?？梢载灤┱麄€(gè)沖壓成型的工序里面。使用一副模具，生成效率高，級(jí)進(jìn)?？梢詽M足自動(dòng)化生成，從而實(shí)現(xiàn)大批量的生產(chǎn)。綜上所述，使用級(jí)進(jìn)模的方案最好。2.2.1凸、凹模固定方式常用的凸、凹模固定方式有凸肩臺(tái)階固定、螺釘銷釘固定、止口固定這三類。模具設(shè)計(jì)中最常用固定方式為凸肩臺(tái)階固定，本次設(shè)計(jì)凸、凹模也采用此種方式。2.2.2送料和定位方式?jīng)_壓模具設(shè)計(jì)的三種送料方式為：導(dǎo)料板送料、導(dǎo)向銷送料、以及另一種浮頂導(dǎo)料銷方式，導(dǎo)料板送料、導(dǎo)向銷送料常用于復(fù)合模具中，級(jí)進(jìn)模具通常不會(huì)采用，本次設(shè)計(jì)采用級(jí)進(jìn)模具經(jīng)常用的浮頂導(dǎo)料的方式。沖壓模具常用到的三種定位方式為：擋料銷定位、導(dǎo)正銷以及另一種側(cè)刃定位方式，對(duì)步距要求高的級(jí)進(jìn)模，采用側(cè)刃+導(dǎo)正銷的定位方法。要求精度要求不高的采用側(cè)刃或者擋料銷，本次設(shè)計(jì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，精度要求較高，采用采用側(cè)刃+導(dǎo)正銷的定位方法。2.2.3卸料和出件方式本設(shè)計(jì)中汽車鉸鏈的厚度為1.6mm，厚度較薄，制件整體需要多次彎曲拉深成形，設(shè)計(jì)彎曲的時(shí)候一般都是對(duì)精度要求比較高，最終模具采用彈性卸料的方式是最適合的。出件方式根據(jù)出件的方向分為兩個(gè)常用的方式，第一種是常見(jiàn)的漏料方法，生產(chǎn)出來(lái)的工件直接通過(guò)漏料孔漏下，這種方法易于設(shè)計(jì)。第二中方法是通過(guò)沿著斜破將工件滑出，一般適用于帶彎曲的級(jí)進(jìn)模，雖然操作有點(diǎn)麻煩，但是生產(chǎn)的產(chǎn)品精度高，本篇選擇第二種出件方式。本課題研究的重點(diǎn)及難點(diǎn)，前期已開(kāi)展工作3.1本課題研究的重點(diǎn)及難點(diǎn)（1）模具裝配圖和零件圖的繪制；（2）模具工藝計(jì)算和分析。（3）工件有多處彎曲，設(shè)計(jì)的過(guò)程中要充分考慮彎曲工序的先后問(wèn)題；（4）選擇合理的模具結(jié)構(gòu)，達(dá)到模具優(yōu)化的效果3.2前期已開(kāi)展工作（1）明確設(shè)計(jì)要求，查閱文獻(xiàn)，收集相關(guān)資料，撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告（2）零件的結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求分析（3）繪制零件二維圖（4）繪制模具裝配圖4、本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃第1周：收集資料，借閱參考書(shū)，下載相關(guān)英文文獻(xiàn)。第2～6周：制件工藝分析和工藝方案制定。第7～10周：沖壓模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及模具設(shè)計(jì)工藝計(jì)算；包括定位方式、卸料與出件方式、導(dǎo)向方式的選擇；計(jì)算毛胚尺寸、排樣、搭邊值的確定、條料寬度與步距的確定、材料利用率的計(jì)算。第11～14周：彎曲件結(jié)構(gòu)與工藝分析和彎曲部分模具設(shè)計(jì)；主要零部件的設(shè)計(jì)，包括凸、凹模的設(shè)計(jì)、卸料板的設(shè)計(jì)、卸料彈簧的設(shè)計(jì)、橡膠的選用與計(jì)算、模架及其他零件的設(shè)計(jì)、上下模座等。第15～16周：分析結(jié)論撰寫(xiě)論文。5、指導(dǎo)教師意見(jiàn)（對(duì)課題的深度、廣度及工作量的意見(jiàn)）指導(dǎo)教師：年月日6、所在系審查意見(jiàn)：學(xué)院主管領(lǐng)導(dǎo)：年月日注：1.正：宋體小四號(hào)字，行距22磅。2.開(kāi)題報(bào)告由各系集中歸檔保存。參考文獻(xiàn)[1]狄遠(yuǎn)德,徐家連.CAD/CAM在模具設(shè)計(jì)與加工中的關(guān)鍵技術(shù)[J].西安科技大學(xué)學(xué)報(bào),2014,34(01):115-118.[2]王文棟.國(guó)外沖壓與模具技術(shù)動(dòng)向[J].模具通訊,1982(02):53-57.[3]慶周.鉸鏈沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)的分析[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備,2017.[4]薛仰榮.高速冷沖壓模具的研究[D].上海交通大學(xué),2009（1）：35-39.[5]劉振奇,劉滕蕓.沖裁模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)簡(jiǎn)介[J].科技信息,2010（5）：358-360.[6]陳航軍.基于多色集合的沖壓模產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法研究[D].廣東工業(yè)大學(xué),2007.[7]本刊編輯部.2005年我國(guó)模具銷售額達(dá)610億元居世界第三位[J].機(jī)械工程師,2006.[8]魏春雷、朱三武主編,模具專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].天津:天津大學(xué)出版社,2010.[9]常世平.中國(guó)汽車模具的鐵肩重?fù)?dān)[J].現(xiàn)代制造,2006.[10]鐘翔山.鉸鏈沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)改進(jìn)[J].金屬加工：冷加工,2010（13）:49-51.[11]胡鳳輝.沖孔落料復(fù)合模設(shè)計(jì)[J].商業(yè)文化(學(xué)術(shù)版),2009(5):25-28.[12]楊太德,沖模設(shè)計(jì)常見(jiàn)問(wèn)題分析及解決對(duì)策[J].連云港職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2010(3):8-10.[13]王斌修,李雅倩.精沖工藝與模具設(shè)計(jì)[J].模具制造,2010（1）：21-23.[14]常世平.中國(guó)汽車模具的鐵肩重?fù)?dān)[J].現(xiàn)代制造,2006.[15]周代勤.帶料連續(xù)沖壓模的設(shè)計(jì)[J].模具工業(yè),1986(07):21-23.[16]郝濱海主編.沖壓模具簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)[J].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2009.3.[17]DunbingTang,BenheGao.Feature-basedmetalstampingpartandprocessdesign.PartII:stampingprocessplanning[J].InternationalJournalofProductionResearch,2007.[18]S.H.Zhang,K.Zhang,Y.C.Xu.Deep-drawingofmagnesiumalloysheetsatwarmTemperatures[J].JournalofMaterialsProcessingTechnology,2007,185:147-151.[19]HongHuiHua